平巷掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)發(fā)展簡(jiǎn)史

平巷掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)最早出現(xiàn)于19世紀(jì)50年代。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，難以解決切削刀具和驅(qū)動(dòng)力等問(wèn)題，所以一個(gè)世紀(jì)內(nèi)平巷掘進(jìn)機(jī)停滯不前，未推廣應(yīng)用。20世紀(jì)30年代，蘇聯(lián)、美國(guó)開始致力于聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)的研制工作。60年代中期，中國(guó)開始研制和應(yīng)用平巷掘進(jìn)機(jī)，先后設(shè)計(jì)制造了十多種掘進(jìn)機(jī)，鉆進(jìn)直徑為2.5～5.5m，并創(chuàng)造了月掘進(jìn)250m（鉆進(jìn)直徑為2.6m、巖石抗壓強(qiáng)度為121～246MPa）和日掘進(jìn)20m（鉆進(jìn)直徑為3.5m、巖石抗壓強(qiáng)度為116.8MPa）的紀(jì)錄。但在刃具材質(zhì)、元件性能、機(jī)械結(jié)構(gòu)和加工工藝、掘進(jìn)定向、出碴和通風(fēng)等方面仍存在許多問(wèn)題，有待解決。

采用聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)連續(xù)破碎巖石和出碴，一次形成巷道的機(jī)械化平巷特殊法掘進(jìn)作業(yè)。與鉆爆法相比較，平巷掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是：作業(yè)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，掘進(jìn)速度快，機(jī)械化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，對(duì)圍巖破壞小，安全性高，周壁光滑，不超挖、欠挖、巷道質(zhì)量好。其缺點(diǎn)是： 機(jī)體龐大，掘進(jìn)成本高，適應(yīng)性差，不能掘彎道，僅用于軟土地層和中硬巖層的掘進(jìn)。

平巷掘進(jìn)機(jī)械主要用于地下礦山、鐵路、公路和水利工程等的平巷掘進(jìn)工程。平巷掘進(jìn)機(jī)械按掘進(jìn)工藝方法分為循環(huán)掘進(jìn)式和連續(xù)掘進(jìn)式機(jī)械。循環(huán)掘進(jìn)式機(jī)械經(jīng)鉆孔、爆破、出碴、支護(hù)等工序多次循環(huán)完成巷道掘進(jìn)，各工序使用不同的機(jī)械。鉆孔使用掘進(jìn)鉆車、鉆裝車;爆破使用裝藥器和裝藥車;出碴使用鏟斗裝載機(jī)、蟹爪裝載機(jī)、立爪裝載機(jī)、耙斗裝載機(jī)、鏟插裝載機(jī)、振動(dòng)裝載機(jī)和地下鏟運(yùn)機(jī)、車箱式裝運(yùn)機(jī)、儲(chǔ)槽振動(dòng)裝運(yùn)機(jī);支護(hù)使用松石撬落機(jī)、架棚機(jī)、錨桿鉆裝車、錨索鉆裝車、混凝土噴射機(jī)、混凝土澆灌機(jī)、旋噴注漿機(jī)，以及管線架設(shè)機(jī)等。連續(xù)掘進(jìn)式機(jī)械可同時(shí)進(jìn)行破巖、出碴和支護(hù)作業(yè)，連續(xù)鉆進(jìn)成巷，稱為平巷鉆進(jìn)機(jī)。連續(xù)掘進(jìn)式機(jī)械按破巖方式分為分?jǐn)嗝媸胶腿珨嗝媸降?。分?jǐn)嗝媸綑C(jī)械主要有截盤式、懸臂式、擺輪式和沖擊式四種。全斷面式機(jī)械主要有支撐式和盾構(gòu)式兩種。

總的發(fā)展趨勢(shì)是： 循環(huán)作業(yè)平巷掘進(jìn)機(jī)械規(guī)格微型化和大型化，多功能化和自動(dòng)化。連續(xù)作業(yè)平巷鉆進(jìn)機(jī)小型化，提高對(duì)巖層的適應(yīng)性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

根據(jù)刀具的形狀和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，掘進(jìn)機(jī)的破巖刀具分為滾刀和削刀兩類。滾刀的破巖原理是在強(qiáng)大壓力作用下，在巖面上滾動(dòng)破碎巖石;削刀則是靠側(cè)向的擠壓作用，在側(cè)向的周邊洞壁銑削切割巖石。因此，應(yīng)針對(duì)不同的巖體，選擇不同的刀具。

掘進(jìn)機(jī)按其開挖斷面分為全斷面型和自由斷面型兩種，應(yīng)用較多的是開挖斷面為圓形的全斷面型掘進(jìn)機(jī)。自由斷面型掘進(jìn)機(jī)雖然能開挖任何形狀的斷面，但由于強(qiáng)制推進(jìn)力和切削力均較弱，多用于挖掘中等硬度 （抗壓強(qiáng)度40～80MPa）以下的巖層。

全斷面型掘進(jìn)機(jī)由破巖機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、巖碴裝運(yùn)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向調(diào)向機(jī)構(gòu)和吸塵、通風(fēng)裝置等部分組成。應(yīng)用全斷面型掘進(jìn)機(jī)開鑿巷道有兩個(gè)基本方案： 一是用掘進(jìn)機(jī)直接開挖成圓形斷面，底部填平后呈拱形，然后鋪設(shè)軌道，從而成為拱形斷面巷道;二是先用掘進(jìn)機(jī)開挖導(dǎo)硐，再用鉆爆法擴(kuò)大到所需的斷面尺寸。

自由斷面型掘進(jìn)機(jī)由破巖裝置、出碴裝置和移動(dòng)裝置等部分組成。破巖裝置是一個(gè)裝在液壓臂上的球狀或圓錐狀銑刀頭，液壓臂能自由伸縮，能在水平和垂直方向上回轉(zhuǎn)。出碴裝置實(shí)質(zhì)上就是刮板式或蟹爪式裝碴機(jī)。移動(dòng)裝置有履帶式和輪胎式兩種。自由斷面型掘進(jìn)機(jī)一般在開挖斷面上自下而上分層切割，直至斷面符合設(shè)計(jì)尺寸，這種作業(yè)方式有利于裝巖出碴。2100433B

平巷特殊法掘進(jìn)是指在軟弱、破碎、膨脹性或富含水的巖(土)層中掘進(jìn)巷道，為提高翻進(jìn)機(jī)械化程度、安全性和工程質(zhì)量所采用的各種特殊的平巷掘進(jìn)方法。主要包括注漿法、平巷質(zhì)構(gòu)法掘進(jìn)、平巷掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)和新奧法掘進(jìn)等。它有別于傳統(tǒng)的鑿巖爆破施工方法，這些方法各有特點(diǎn)，各有不同的適用性 。

隧道掘進(jìn)機(jī)是用機(jī)械破碎巖石、出碴和支護(hù)實(shí)行連續(xù)作業(yè)的一種綜合設(shè)備。按掘進(jìn)機(jī)在工作面上的切削過(guò)程，分為全斷面掘進(jìn)機(jī)和部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)。按破碎巖石原理不同，又可分滾壓式（盤形滾刀）掘進(jìn)機(jī)和銑切式掘進(jìn)機(jī)。中國(guó)產(chǎn)品多為滾壓式全斷面掘進(jìn)機(jī)，適于中硬巖至硬巖。銑切式掘進(jìn)機(jī)適用于煤層及軟巖中。在推進(jìn)油缸的軸向壓力作用下，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾刀盤旋轉(zhuǎn)，將巖石切壓破碎，其周圍有勺斗，隨轉(zhuǎn)動(dòng)而卸到運(yùn)輸帶上。硬巖不需支護(hù)，軟巖支護(hù)時(shí)可噴射、澆灌混凝土或裝配預(yù)制塊。該機(jī)在巖性均勻、巷道超過(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)使用，經(jīng)濟(jì)合理。

平巷盾構(gòu)法掘進(jìn)最早出現(xiàn)于100多年前的英國(guó)，由于受到當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)利工業(yè)發(fā)展水平的限制，它只處于初始的簡(jiǎn)陋狀態(tài)。20世紀(jì)30-40年代。在關(guān)國(guó)迅速地得到發(fā)展和應(yīng)用，60年代日本研制成功局部氣壓、泥水加壓和土壓平衡等型式的結(jié)構(gòu)，適應(yīng)于各種土層條件。使平巷盾構(gòu)法掘進(jìn)發(fā)展到現(xiàn)代化水平。平巷掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)最初也出現(xiàn)于19世紀(jì)，由于受到刀具材質(zhì)和驅(qū)動(dòng)動(dòng)力問(wèn)題的影響，它的發(fā)展停滯了很長(zhǎng)一段時(shí)問(wèn)，直至20世紀(jì)50年代末重新獲得迅速的發(fā)展。中國(guó)古交礦區(qū)東曲礦東平碉掘進(jìn)中采用直徑為5m全斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)，平均月進(jìn)100m以上，最高月進(jìn)202m 。